JPH0680148U - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金線とリード線とをハンダ付けにより直接接
続しない構成として接続作業を簡単にすると共に共晶の
発生による信頼性の低下を防止する。 【構成】 半導体センサチップ１７はシリコン台座１６
の凹部１６ａに固定される。センサチップ１７のダイヤ
フラム部分に形成されたブリッジ回路１９の出力は電極
２０ａないし２０ｅを介して出力される。シリコン台座
１６には接続用電極パターン２１ａないし２１ｅが形成
され、電極２０ａないし２０ｅと金線２２ａないし２２
ｅにより電気的に接続される。リード線１２ａないし１
２ｅはそれぞれ対応する接続用電極パターン２１ａない
し２１ｅとスポット溶接により電気的に接続される。接
続作業が簡単になると共に共晶ができないので信頼性が
向上する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、圧力を検出するセンサチップから出力される電気信号をリード線に より外部に取り出すようにした圧力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の圧力センサとしては、例えば、図４および図５に示すようなも のがある。これは、人体の腰部等に挿入して体内の局部的な圧力を測定可能とす るように、細長い管状の測定ユニットの先端部に圧力センサを内蔵した構成とし ているものである。

【０００３】 図４において、半導体センサチップ１は、圧力に応じて変位するダイヤフラム （図示せず）が形成されると共にその上面１ａにダイヤフラムの変位量に応じ、 抵抗値が変化して電気信号を出力するブリッジ回路２が形成されている。半導体 センサチップ１の上面１ａには５つの電極３ａないし３ｅがアルミニウムパター ンにより形成されており、ブリッジ回路２の５つの出力端子を上面１ａの端部に 導出している。

【０００４】 半導体センサチップ１は、長尺状のシリコン台座４に形成された凹部４ａに接 着固定されている。銅線を絶縁物で被覆してリボン状に束ねた状態の５本のリー ド線５ａないし５ｅは、半導体センサチップ１の電極３ａないし３ｅと電気的接 続を行うためのもので、先端部が楕円形状になるように斜めに切断されて導体表 面が露出される状態でシリコン台座４の一端側上面４ｂに固定されている。

【０００５】 ５本のリード線５ａないし５ｅの各先端部は、図５（ａ）に示すように、例え ばボンディングワイヤとしての金線６ａないし６ｅがハンダ付けによりハンダ７ を介して電気的に接続され、その金線６ａないし６ｅの各他端部は、同図（ｂ） に示すように、半導体センサチップ１の電極３ａないし３ｅの対応するものに熱 圧着により電気的に接続されている。

【０００６】 これにより、半導体センサチップ１のブリッジ回路２は５本のリード線５ａな いし５ｅを介して外部に電気的に接続され、圧力に応じて半導体センサチップ１ のダイヤフラムが変位すると、ブリッジ回路２の抵抗値が変化し、その変化を電 気信号として取り出すことができるように構成されているのである。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述のような従来構成のものでは、次に示すような不具合があ った。すなわち、この種の小形圧力センサにおいては、全体構成を小形化する必 要上、圧力センサを設けるユニットの管の直径が例えば１ｍｍ程度とされ、内部 の挿通する信号線５ａないし５ｅの直径は１００μｍ程度のものを使用している 。また、金線６ａないし６ｅの線径も、例えば２５μｍ程度とされているので、 金線６ａないし６ｅをそれぞれ信号線５ａないし５ｅにハンダ付けにより接続す る作業においては、非常に狭い範囲で行う必要があり、高精度の技術が要求され る。

【０００８】 また、金線６ａないし６ｅと信号線５ａないし５ｅとをハンダ付けにより接続 する構成としていることから、金線６ａないし６ｅとハンダ７（図５（ａ）参照 ）とが共晶を生成するので、共晶部分が大きくなると、経時変化により金線６ａ ないし６ｅがハンダ７に溶け込み易くなるため、共晶の発生をできるだけ抑制す るために、素早くハンダ付け作業を行う必要がある。

【０００９】 したがって、従来のものでは、金線６ａないし６ｅとリード線５ａないし５ｅ との間の接続を行う場合に、そのハンダ付け作業において非常に高度な技術が要 求されると共に、且つ、ハンダ付けした部分に金とハンダとの共晶が発生するの での信頼性が確保できなくなる不具合がある。

【００１０】 本考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、リード線とボンデ ィングワイヤとの接続作業を容易にして工数の低減を図ると共に、共晶の発生を なくして信頼性の向上を図ることができる圧力センサを提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案の圧力センサは、ダイヤフラムに受ける圧力をその変位量に応じた電気 信号に変換して複数の電極を介して出力するセンサチップと、このセンサチップ が固定される台座と、この台座に形成され前記センサチップの各電極と１対１で 対応するように設けられた複数の接続用電極パターンと、前記センサチップの各 電極とこれに対応する前記接続用電極パターンの各先端部との間に電気的に接続 されたボンディングワイヤと、前記接続用電極パターンの各基端部と溶接により 電気的に接続された電気信号出力用のリード線とを設けて構成したところに特徴 を有する。

【００１２】

【作用】

本考案の圧力センサによれば、台座に固定されたセンサチップの各電極は、台 座に形成された接続用電極パターンの先端部との間に熱圧着等により接続された ボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。接続用電極パターンの各 基端部には対応するリード線の端部が溶接により電気的に接続される。ボンディ ングワイヤは、ハンダを用いた接続を行うことがなくなり、ボンディングワイヤ として金線を用いる構成でも共晶が形成されることがなくなると共に、狭い領域 での高度な技術を要するハンダ付け作業を行う必要がないので、接続作業が容易 になると共に信頼性が向上する。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案を医用の小形圧力センサに適用した場合の一実施例について図１ ないし図３を参照して説明する。 全体構成を示す図２において、カテーテル１１は、例えばテフロン製で直径が １ｍｍ程度の管状をなすもので、内部にリード線からなる複数本例えば５本の信 号線１２ａないし１２ｅが挿通されている（図１参照）。このカテーテル１１の 先端部には圧力検出用の窓部１１ａが形成されており、基端部はコネクタ１３に 接続されると共にコネクタフード１４によりこれらを覆うように保護されている 。このコネクタ１３は、カテーテル１１内部に挿通された信号線１２ａないし１ ２ｅが電気的に接続され、外部に信号が取り出し可能となっている。

【００１４】 図３はカテーテル１１の先端部を拡大した断面を示すもので、カテーテル１１ 内部には本考案でいうところの圧力センサに相当する小形圧力センサ１５が設け られている。シリコン台座１６はカテーテル１１内壁に固定されるもので、上面 側には凹部１６ａが形成され、その凹部１６ａには半導体センサチップ１７が固 定されている。また、凹部１６ａと対応する裏面側には上面側から貫通するよう に孔部１６ｂが形成されている。圧力センサ１５は、半導体センサチップ１７の ダイヤフラム１７ａに直接外気が触れないように、その表面部にシリコーン樹脂 等の変形可能な樹脂１８が充填されており、外部からカテーテル１１の窓部１１ ａを介して内部に及ぼされる圧力を樹脂１８を介した状態で受けるようになって いる。

【００１５】 さて、圧力センサ１５の部分を示す図１において、半導体センサチップ１７の ダイヤフラム１７ａの上部には拡散ピエゾ抵抗をブリッジ接続するように形成し た周知構成のブリッジ回路１９が一体に形成されており、その５つの出力端子は 上面にアルミニウムパターンにより形成した５本の電極２０ａないし２０ｅによ り導出されている。そして、この電極２０ａないし２０ｅの先端部にはボンディ ング用のパッド部が形成されており、図示のようにそのパッド部は互い違いに配 置されている。

【００１６】 シリコン台座１６の基端側上面１６ｂには、その上面にアルミニウムのスパッ タリングなどにより形成された５本の接続用電極パターン２１ａないし２１ｅが 設けられている。これら５本の接続用電極パターン２１ａないし２１ｅは、それ ぞれ半導体センサチップ１７の電極２０ａないし２０ｅと対応するように、その 配置状態が互い違いに形成されている。

【００１７】 ボンディングワイヤとしての５本の金線２２ａないし２２ｅは、例えば２５μ ｍ程度の線径を有するもので、熱圧着ボンダなどにより、その一端側が半導体セ ンサチップ１７の各電極２０ａないし２０ｅと電気的に接続されると共に、他端 側が接続用電極パターン２１ａないし２１ｅの各先端部と電気的に接続されてい る。また、前述の５本の信号線１２ａないし１２ｅの先端部は、絶縁被覆を剥が した状態で接続用電極パターン２１ａないし２１ｅの各基端部にスポット溶接に より接続され、電気的に導通状態となるようにされている。

【００１８】 上記構成によれば、カテーテル１１が人体の患部に挿入されると、その先端部 の窓部１１ａ部分に及ぼされる圧力により樹脂１８を介して半導体センサチップ １７のダイヤフラム１７ａを変位させるようになる。ダイヤフラム１７ａが変位 すると、ブリッジ回路１９の抵抗値がピエゾ効果により変化する。このとき、信 号線１２ａないし１２ｅのいずれかを介してブリッジ回路１９にバイアス電圧を 与えておくことにより、その抵抗値の変化を電気信号として信号線１２ａないし １２ｅを介して外部に取り出すことができるようになる。つまり、バイアス電圧 あるいは電気信号は半導体センサチップ１７とカテーテル１１の基端部のコネク タ１３との間で、電極２０ａないし２０ｅ，金線２２ａないし２２ｅ，接続用電 極パターン２１ａないし２１ｅを介して信号線１２ａないし１２ｅを介して授受 できるようになるのである。

【００１９】 このような本実施例によれば、リード線としての信号線１２ａないし１２ｅと ボンディングワイヤとしての金線２２ａないし２２ｅとを接続用電極パターン２ １ａないし２１ｅを介して電気的に接続する構成としたので、ハンダ付け等の接 続作業が不要になり、接続作業が容易になって工数の低減が図れると共に、ハン ダを使用しないことから金線とハンダとの共晶の発生をなくすことができて信頼 性の向上を図ることができる。

【００２０】 なお、上記実施例においては、接続用電極パターン２１ａないし２１ｅを、半 導体センサチップ１７の電極２０ａないし２０ｅに対応して互い違いに配置する 構成としたが、これに限らず、横一列に並べて配置しても良いし、適宜の位置に 配置することができるものである。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の圧力センサによれば、台座にセンサチップの各 電極と１対１で対応するように複数の接続用電極パターンを設け、センサチップ の各電極とこれに対応する接続用電極パターンの各先端部との間をボンディング ワイヤにより電気的に接続すると共に、接続用電極パターンの各基端部と溶接に より電気的に接続する構成としたので、ボンディングワイヤは、ハンダを用いた 接続を行うことがなくなり、ボンディングワイヤとして金線を用いる構成でも共 晶が形成されることがなくなると共に、狭い領域での高度な技術を要するハンダ 付け作業を行う必要がなくなり、したがって、接続作業が容易になると共に信頼 性が向上するという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す内部構成の斜視図

【図２】全体構成の側面図

【図３】先端部の縦断側面図

【図４】従来例を示す図１相当図

【図５】（ａ）はボンディングワイヤとリード線との接
続部拡大図 （ｂ）はボンディングワイヤと電極との接続部拡大図

【符号の説明】

１１はカテーテル、１２ａないし１２ｅは信号線（リー
ド線）、１３はコネクタ、１５は圧力センサ、１６はシ
リコン台座（台座）、１７は半導体センサチップ（セン
サチップ）、１８は樹脂、１９はブリッジ回路、２０ａ
ないし２０ｅは電極、２１ａないし２１ｅは接続用電極
パターン、２２ａないし２２ｅは金線（ボンディングワ
イヤ）である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイヤフラムに受ける圧力をその変位量
   に応じた電気信号に変換して複数の電極を介して出力す
   るセンサチップと、 このセンサチップが固定される台座と、 この台座に形成され前記センサチップの各電極と１対１
   で対応するように設けられた複数の接続用電極パターン
   と、 前記センサチップの各電極とこれに対応する前記接続用
   電極パターンの各先端部との間に電気的に接続されたボ
   ンディングワイヤと、 前記接続用電極パターンの各基端部と溶接により電気的
   に接続された電気信号出力用のリード線とを具備したこ
   とを特徴とする圧力センサ。